-
Hintergrund der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet medizinischer
Katheter und insbesondere medizinische Ultraschallabbildungskatheter.
-
In
den vergangenen Jahren nahm die Verwendung von Ultraschallsystemen
zur medizinischen Diagnostik weiter zu. Ultraschallsysteme werden
in einer Vielzahl medizinischer Gebiete und in einer weitreichenden
Anzahl von Diagnostikgebieten verwendet. So wie der Wunsch nach
Verwendung von Ultraschallsystemen zunahm, nahm der Spezialisierungsgrad
dieser Systeme zu.
-
Um Ärzte und
Mitarbeiter beim Durchführen diagnostischer
und der therapeutischer Verfahren zu unterstützen, wurde eine Reihe von
Ultraschallabbildungssystemen zur Verwendung mit Kathetern konstruiert.
Im Allgemeinen umfassen diese Systeme ein einziges Wandlerelement,
das häufig
aus einem piezoelektrischen Material besteht und am distalen Abschnitt
eines Abbildungskatheters angebracht ist. Der Abbildungskatheter
wird in den Patienten eingeführt
und der Wandler wird im Patienten positioniert, um einen gewünschten
Bereich der Anatomie des Patienten abzubilden.
-
Solche
Katheter arbeiten typischerweise durch Aussenden eines elektrischen
Signals oder Anregungsimpulses an den Wandler. Der Wandler wandelt
die elektrische Energie in mechanische Energie um, die sich in das
umgebende Körpergewebe eines
Patienten als eine Ultraschallwelle ausbreitet. Die Frequenz der
emittierten Ultraschallwellen ist eine Funktion der Resonanzfrequenz
des Wandlerelements und des Frequenzinhaltes des Anregungsimpulses.
Die Ultraschallwellen werden als reflektierte Signale oder Echos
zum Wandler zurückreflektiert, die
der Wandler in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses elektrische
Signal wird zum Erzeugen eines Abbildes der Anatomie des Patienten
verwendet.
-
Jedoch
sind beim Arbeiten mit einem einzigen Wandler die erzeugten Abbilder
auf eine einzige zweidimensionale Ebene beschränkt. Folglich muss der Wandler
innerhalb des Patienten bewegt werden, um Abbilder über einen
größeren Bereich
zu erzeugen. Da das einzige Wandlerelement ferner lediglich eine
Resonanzfrequenz hat, ist zusätzlich
die Fokussierfähigkeit
des Ein-Wandler-Abbildungskatheters be schränkt. Die Frequenz emittierter
Schallwellen, die eine Funktion der Resonanzfrequenz und Bandbreite
des Wandlerelements und des Frequenzinhaltes des Anregungsimpulses
ist, kann lediglich durch Variieren der Anregungsimpulsfrequenz
variiert werden. Folglich ist die Fähigkeit eines einzigen Wandlerelementes,
in verschiedene Tiefen des umgebenden Gewebes fokussiert zu werden,
beschränkt.
-
Die
US-A-5,273,045 beschreibt
einen katheterartigen Ultraschallaufnehmer mit einer Anordnung piezoelektrischer
Elemente.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung schafft ein Kathetersystem, wie es in Anspruch
1 beansprucht ist.
-
Das
Kabel kann ein Antriebskabel umfassen. Solch ein Kabel wird verwendet,
um die Wandlerelemente zu drehen, wodurch die Erzeugung von Abbildern
des Gewebes des Patienten, das die Wandlerelemente umgibt, erleichtert
wird.
-
Die Übertragungsleitung
kann ein Koaxialkabel umfassen. Alternativ kann die Übertragungsleitung
ein verdrilltes Kabelpaar aufweisen. Auf diese Weise können elektrische
Signale zu den Wandlerelementen gesendet werden und von diesen empfangen
werden.
-
Die
ringförmige
Anordnung kann zumindest zwei allgemein konzentrische Wandlerelemente
aufweisen.
-
Die
ringförmige
Anordnung kann eine Fläche definieren,
die eine kreisförmige
Form hat. Die Fläche
kann eben sein. Alternativ kann die Fläche eine sphärische oder
andersartige Krümmung
aufweisen. Eine ringförmige
Anordnung mit einer sphärischen Krümmung führt dazu,
dass sich der Fokuspunkt näher
an der Fläche
befindet, als wenn die Fläche
eben wäre.
Eine solche Ausgestaltung vereinfacht die Erzeugung klarer Abbilder
einer sich nahe an der Wandlerfläche
befindenden Anatomie des Patienten. Alternativ kann die ringförmige Anordnung
eine Fläche
definieren, die eine elliptische oder ovale Form aufweist. Die elliptische
Fläche
kann flach sein oder eine sphärische
oder elliptische Krümmung
aufweisen.
-
Das
Kathetersystem umfasst ferner eine Mehrzahl Filter in Verbindung
mit der Übertragungsleitung,
um eine Mehrzahl von durch die Übertragungsleitung übertragenen Kommunikationssignalen zu
filtern. Jedes Filter erlaubt es einem unterschiedlichen Frequenzbereich
der Kommunikationssignale, das Filter zu passieren. Auf diese Weise
wird eine einzige Übertragungsleitung
mit einer Mehrzahl von Wandlerelementen verwendet, wodurch die Verwendung
von Katheterkörpern
mit kleinen Außendurchmessern
erleichtert wird.
-
Der
Katheterkörper
kann einen Außendurchmesser
aufweisen, der kleiner als etwa 20 French (6,67 mm) ist, um das
Einführen
in ein Körperlumen zu
erleichtern.
-
Der
Katheterkörper
kann einen Außendurchmesser
aufweisen, der zwischen etwa 1 French (0,33 mm) und 20 French (6,67
mm) beträgt.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht einer ringförmigen Anordnung von Wandlerelementen
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
2A und 2B sind
Querschnittsfrontansichten alternativer Ausführungsformen einer ringförmigen Anordnung
von Wandlerelementen gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
3A ist
eine Seitenschnittansicht der in 2A dargestellten
ringförmigen
Anordnung von Wandlerelementen.
-
3B ist
eine Seitenschnittansicht einer alternativen Ausführungsform
einer ringförmigen
Anordnung von Wandlerelementen gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
4 ist
eine schematische Ansicht der in 2 dargestellten
ringförmigen
Anordnung von Wandlerelementen, die betriebsfähig an eine einzige Übertragungsleitung
angeschlossen sind.
-
5 ist
eine schematische Ansicht der in 2 dargestellten
ringförmigen
Anordnung von Wandlerelementen, die betriebsfähig an mehrere Übertragungsleitungen
angeschlossen sind.
-
6 ist
eine Querschnittsansicht eines Kathetersystems mit einer ringförmigen Anordnung
von Wandlerelementen gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
7A und 7B geben
zwei alternative Ausführungsformen
der ringförmigen
Anordnung des in 6 dargestellten Kathetersystems
wieder.
-
8 ist
eine schematische Ansicht der in 4 dargestellten
ringförmigen
Anordnung von Wandlerelementen, die betriebsfähig an ein Filter/an eine Steuerungseinrichtung
angeschlossen sind.
-
9 ist
ein repräsentatives
Diagramm der Frequenz und der Amplitude eines Anregungsimpulses,
wie er gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
-
10 ist
ein repräsentatives
Diagramm der Frequenz und der Amplitude einer Mehrzahl reflektierter
Signale, wie sie gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung empfangen werden.
-
Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
-
Die
vorliegende Erfindung schafft Kathetersysteme und Verfahren zu ihrer
Anwendung. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine ringförmige Anordnung
von Wandlerelementen zur Verwendung in einem Abbildungskathetersystem
bereit.
-
Die
erfindungsgemäßen ringförmigen Anordnungen
enthalten eine Mehrzahl allgemein konzentrischer Wandlerelemente,
die um eine Mittelachse angeordnet sind. Solche Anordnungen können bei
Fokussierungstechniken verwendet werden, die gemeinhin als „dynamisches
Fokussieren" oder „Zonenfokussierung" bekannt sind.
-
Eine
dynamische Fokussierung kann verwendet werden, wenn die Wandlerelemente
gleichzeitig durch einen elektrischen Energieimpuls angeregt werden.
Die Wandlerelemente (die aus piezoelektischen Keramikmaterialien,
Piezoverbundmaterialien, piezoelektrischen Kunststoffen und dergleichen
aufgebaut sein können)
wandeln den elektrischen Energieimpuls in mechanische Energie um, die
sich von der Fläche
des Wandlers in Form einer Ultraschallwelle ausbreitet. Die Frequenz
dieser Ultraschallwelle hängt
von der Anregungsfrequenz und der Grundresonanzfrequenz des Wandlerelements und
seiner Bandbreite ab.
-
Wenn
die Ultraschallwellen auf ein Objekt wie etwa eine Materialänderung
innerhalb eines Körperlumens
auftreffen, werden die Ultraschallwellen zu den Wandlern zurückreflektiert,
die dann die mechanische Energie in ein elektrisches Signal zurückwandeln.
Das elektrische Signal von jedem Wandler wird von dem distalen Ende
des Katheters durch eine Übertragungsleitung
an das Abbildungsgerät
des Kathetersystems übertragen.
-
Jedoch
wird aufgrund der Ausgestaltung der ringförmigen Anordnung das reflektierte
Signal durch die einzelnen Wandlerelemente zu unterschiedlichen Zeitpunkten
empfangen. Mit anderen Worten, wenn die Ultraschallwelle auf ein
Objekt entlang der Mittelachse der ringförmigen Anordnung auftrifft,
wird die reflektierte Welle vom Zentralelement empfangen, bevor
die reflektierte Welle von einem Element entlang des äußeren Rings
der ringförmigen
Anordnung empfangen wird.
-
Die
vorliegende Erfindung kann eine in einer Steuerungseinrichtung enthaltene
Kompensationsschaltung verwenden, um die reflektierten Signale zu ändern, dass
die sich aus den unterschiedlichen von den Wellen zurückgelegten
Distanzen ergebenden Zeitverzögerungen
berücksichtigt
werden. Dieses üblicherweise
als „dynamische
Fokussierung" bezeichnete
Kompensationsverfahren ermöglicht
eine verbesserte Auflösung,
insbesondere nahe der Wandlerfläche.
-
Alternativ
kann die vorliegende Erfindung ein Abbildungsverfahren verwenden,
das üblicherweise als „Zonenfokussierung" bezeichnet wird.
Eine Zonenfokussierung tritt auf, wenn an die mittleren Anordnungselemente
gesandte Signale gegenüber
den äußeren Elementen
verzögert
werden. Als Folge breitet sich eine Wellenfront von Ultraschallenergie
in das umgebende Gewebe aus und konvergiert in eine erste Focuszone
im Gewebe aufgrund der Zeitverzögerung
beim Senden zwischen den inneren und äußeren Wandlerelementen. Die
reflektierten Signale, die sich von dieser Zone zu den Wandlerelementen zurück ausbreiten,
werden unter Verwendung der gleichen Zeitverzögerungssequenzen verarbeitet und
aufsummiert, wodurch ein fokussiertes Abbild der ersten Zone erzeugt
wird.
-
Die
Verzögerungen
der Sendezeitpunkte werden dann dazu eingestellt, eine Wellenfront
von den Anordnungselementen zu erzeugen, die in einer zweiten Fokuszone
im Gewebe in einem größeren Abstand
von der Anordnung als die erste Fokuszone konvergiert. Analog werden
die reflektierten Signale auf eine Weise verarbeitet, die den Empfänger in
der zweiten Fokuszone fokussiert. Diese Verfahrensweise wird für so viele
Zonen fortgeführt,
wie zum Erzeugen einer Abbildung von ausreichender Tiefe in das umgebende
Gewebe erforderlich ist. Folglich ergibt die Zonenfokussierungstechnik,
obwohl sie langsamer als die dynamische Fokussierung ist, eine bessere
Lateralauflösung
und eine gute Empfindlichkeit.
-
Die
dynamische Fokussierungstechnik und die Zonenfokussierungstechnik
sind weiter im
US-Patent 4,155,259 , „A Dynamically
Focused Annular Array" von
R. B. Bernadi et. al., 1976 Ultrasonics Symposium Proceedings, IEEE
Cat. # 76 CH 1120-5SU und „An
Annular Array System For High Resolution Breast Echography" von M. Arditi et.
al., Ultrasonic Imaging 4, Seite 1–31 (1982) beschrieben.
-
Durch
Verwenden eines Katheters mit einer ringförmigen Anordnung von Wandlerelementen
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit entweder dynamischer Fokussierung oder Zonenfokussierung
ist der Katheter in der Lage, Ultraschallabbilder hoher Qualität mit einer
verbesserten Lateralauflösung
verglichen mit Ein-Wandler-Kathetern
zu erzeugen. Insbesondere ist die ringförmige Anordnung von Wandlerelementen
der Erfindung in der Lage, mehrere Ultraschallsignale zu erzeugen
und dann die Ultraschallwellen in unterschiedliche Tiefen des umgebenden
Gewebes zu fokussieren. Die Übertragung der
Mehrzahl von Ultraschallsignalen an das Abbildungsverarbeitungsgerät kann beispielsweise
unter Verwendung des Rotationswandlers erfolgen, wie er im
US-Patent 6,017,312 offenbart
ist.
-
Es
wird jetzt auf 1 Bezug genommen und eine erfindungsgemäße ringförmige Anordnung 10 beschrieben.
Die ringförmige
Anordnung 10 umfasst zwei Wandlerelemente, ein zentrales
Wandlerelement 12, das von einem zweiten Wandlerelement 14 umgeben
ist. Die Wandlerelemente 12, 14 sind im Allgemeinen
konzentrisch und sind vorzugsweise aus Piezoverbundmaterialien hergestellt,
jedoch können
sie auch piezokeramische Materialien (beispielsweise PZT), Piezokunststoffe
und dergleichen umfassen. Bei einer kreisförmigen Anordnung, die Wandlerelemente
mit piezoelektrischen oder piezokeramischen Materialien verwendet,
ist ein Abstandshalter oder ein Spalt 16 zwischen den Elementen
erforderlich. Der Spalt 16 weist ein nichtleitendes Material,
beispielsweise Luft oder Epoxy und dergleichen auf, um die Wahrscheinlichkeit
zu verringern, dass elektrische oder akustische Signale zwischen den
Wandlerelementen 12, 14 übertragen werden. Andere Wandlerelementmaterialien,
beispielsweise Verbundmaterialien, erfordern keinen Spalt 16 und folglich
können
das Wandlerelement 12 und das Wandlerelement 14 einander
benachbart platziert werden.
-
2A gibt
einen Querschnitt einer ringförmigen
Anordnung 20 mit vier Elementen wieder. Ähnlich der
Ausführungsform
der 1 umfasst die ringförmige Anordnung 20 eine
Reihe allgemein konzentrischer Wandlerelemente 22, 24, 26, 28.
In Abhängigkeit
vom verwendeten Wandlermaterial kann eine Anzahl Spalte 30, 32, 34 zwischen
den Wandlerelementen erforderlich sein (die Kreuzschraffur ist zur Vereinfachung
der Darstellung nicht dargestellt). 2B stellt
einen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen ringförmigen Anordnung
dar. Die ringförmige
Anordnung 200 weist eine Reihe allgemein konzentrischer
Wandlerelemente 220, 240, 260, 280 auf.
In Abhängigkeit
vom verwendeten Wandlermaterial kann eine Anzahl Spalte 300, 320, 340 zwischen
den Wandlerelementen erforderlich sein (die Kreuzschraffur ist zur
Vereinfachung der Darstellung nicht dargestellt). Obwohl 2A und 2B ringförmige Anordnungen
mit vier Wandlerelementen darstellen, versteht es sich, dass die
Anzahl von Wandlerelementen größer oder kleiner
als vier sein kann. Eine erfindungsgemäße ringförmige Anordnung wird vorzugsweise
zwischen etwa zwei (2) und etwa fünfzehn (15) Wandlerelemente
und bevorzugter zwischen etwa zwei (2) und etwa sieben (7) Wandlerelementen
verwenden.
-
3A stellt
eine Seitenschnittansicht der ringförmigen Anordnung 20 dar,
die in Verbindung mit 2A beschrieben wurde. Genauer
stellt 3A eine ringförmige Anordnung 20 mit
einer Fläche 36 dar,
die eben ist. In Folge dieser Ausgestaltung mit der ebenen Fläche werden
die von den Wandlerelementen 22, 24, 26, 28 empfangenen
elektrischen Signale in mechanische Energie umgewandelt, die sich aus
jedem Wandlerelement 22, 24, 26, 28 als
eine Ultraschallwelle ausbreitet. Die Ultraschallwellen von jedem
der vier Elemente konvergieren an einem Fokuspunkt entlang einer
Mittelachse 38 der ringförmigen Anordnung.
-
3B stellt
eine alternative Ausführungsform
einer ringförmigen
Anordnung von Wandlerelementen 40 dar. Die ringförmige Anordnung 40 umfasst
Wandlerelemente 42, 44, 46, 48.
Wie in 3A kann diese Ausführungsform
in Abhängigkeit
von den verwendeten Wandlermaterialien ebenfalls eine Anzahl Spalte 50, 52, 54 erfordern,
die zwischen den Wandlerelementen 42, 44, 46, 48 angeordnet
sind. Die ringförmige
Anordnung aus Wandlerelementen 40 weist eine Fläche 56 mit
einer sphärischen
Krümmung
auf. Eine derartige Ausgestaltung bewegt den Fokuspunkt der ringförmigen Anordnung 40 entlang der
Mittelachse 58 näher
an die Fläche 56.
Es können
auch andere Krümmungen
der Fläche 56,
beispielsweise eine elliptische Krümmung, verwendet werden. Wie
am Besten in 2A und 2B zu
sehen, kann die Fläche der
ringförmigen
Anordnung eine runde Form (2A) oder
eine elliptische oder ovale Form (2B) aufweisen.
-
Bezugnehmend
nunhmehr auf 4 wird eine mit einer einzigen Übertragungsleitung 60 gekoppelte
ringförmige
Anordnung 20 beschrieben. Wie zuvor erwähnt wurde, weist eine ringförmige Anordnung 20 die
Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 auf, die
konzentrisch um eine Mittelachse angeordnet sind, die durch den
ungefähren
Mittelpunkt der ringförmigen
Anordnung läuft,
d. h. durch den ungefähren
Mittelpunkt des Wandlerelements 22. Die Übertragungsleitung 60 wird
zum Anschließen
der Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 an
ein Abbildungsverarbeitungsgerät
verwendet. Eine Anzahl von Kabeln 62 verbindet die Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 mit
der Übertragungsleitung 60.
Auf diese Weise kann eine einzige Übertragungsleitung, die sich über die
Länge des
Katheterkörpers
erstreckt und an das Abbildungsverarbeitungsgerät angeschlossen ist, dazu benutzt
werden, elektrische Signale zu allen Wandlerelementen 22, 24, 26, 28 der
ringförmigen
Anordnung 20 und von diesen weg zu übertragen.
-
Bei
einer alternativen, in 5 dargestellten Ausführungsform
sind die Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 je
mit einer separaten Übertragungsleitung 64 verbunden.
Bei dieser Ausgestaltung sind die Übertragungsleitungen 64 an
ein Abbildungsverarbeitungsgerät
angeschlossen, das außerhalb
des Katheterkörpers
angeordnet ist, um die von den Wandlerelementen 22, 24, 26, 28 kommenden
elektrischen Signale zu empfangen und zu verarbeiten. Abhängig von
der Anzahl und vom Typ der verwendeten Übertragungsleitungen 64 kann
diese Ausgestaltung einen Katheterkörper mit einem größeren Außendurchmesser
erfordern, um eine Mehrzahl von Übertragungsleitungen 64 aufzunehmen.
-
6 zeigt
ein Kathetersystem 70, das eine ringförmige Anordnung 10 umfasst
und einen Katheterkörper 72 mit
einem distalen Ende 74 und einem proximalen Ende 76 aufweist.
Das Kathetersystem 70 umfasst ferner ein Arbeitslumen 78,
in dem ein Kabel 80 aufgenommen ist. Die ringförmige Anordnung 10 ist
am distalen Ende des Kabels 80 betriebsfähig angebracht.
Auf diese Weise kann eine Drehung des Kabels 80 und folglich
eine Drehung der ringförmigen
Anordnung 10 bezüglich
eines im Allgemeinen stationären
Katheterkörpers 72 stattfinden. Die
ringförmige
Anordnung 10 kann alternativ mit einer Vielzahl von Formen
ausgestaltet sein. Wie zuvor beschrieben, kann die ringförmige Anordnung
eine Mehrzahl von allgemein kreisförmigen, konzentrischen Wandlerelementen
aufweisen. Alternativ kann eine Mehrzahl von allgemein elliptischen,
konzentrischen Wandlerelementen verwendet werden.
-
Exemplarische
Katheterkörper,
die bei der ringförmigen
Anordnung von Wandlerelementen
10 verwendet werden können, umfassen
jene, die im
US-Patent 4,794,931 ,
US-Patent 5,203,338 und
im
US-Patent 5,620,417 offenbart
sind. Die Kabel und Übertragungsleitungen,
die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen
jene, die im
US-Patent 6,344,037 ,
im
US-Patent 5,503,155 und
im
US-Patent 5,108,411 offenbart
sind.
-
7A und 7B stellen
zwei alternative Ausführungen
einer ringförmigen
Anordnung dar, die betriebsfähig
am distalen Ende des Kabels 80 angebracht ist. 7A zeigt
eine ringförmige
Anordnung von Wandlerelementen 100, die in der Lage ist,
Ultraschallwellen in das umgebende Gewebe des Patienten zu senden,
während
das Kabel 80 gedreht wird. Die ringförmige Anordnungsfläche 102 ist
auf das umgebende Gewebe der Anatomie des Patienten gerichtet. In ähnlicher
Weise ist 7B dazu ausgestaltet, Ultraschallwellen
in das umgebende Gewebe zu emittieren. Jedoch weist 7B eine
ringförmige
Anordnung von Wandlerelementen 110 auf, die axial mit dem
Kabel 80 ausgerichtet ist. Solch eine Ausgestaltung erfordert
die Reflektion von Ultraschallwellen durch einen Spiegel 112,
der unter etwa 45 Grad gewinkelt angeordnet ist, um die Ultraschallwellen
in das umgebende Gewebe zu richten. Auf ähnliche Weise werden die vom
Gewebe reflektierten Signale vom Spiegel 112 wegreflektiert
und von der ringförmigen
Anordnung aus Wandlerelementen 110 empfangen.
-
8 stellt
die zuvor in Verbindung mit 4 diskutierte
ringförmige
Anordnung 20 dar, die an ein Filter/an eine Steuerungseinrichtung 120 angeschlossen
ist. Da diese Ausführungsform
eine einzige Übertragungsleitung 60 zum Übertragen
der elektrischen Signale an eine Mehrzahl Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 und
von diesen weg verwendet, ist ein System zum Steuern und Verarbeiten
der elektrischen Signale vorhanden. Das Filter/die Steuerungseinrichtung 120 wird
zum Steuern der Signale verwendet, die an die Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 gesendet
und von diesen empfangen werden, wie nachfolgend detaillierter beschrieben
wird.
-
Es
wird nun ein Verfahren zum Verwenden einer einzigen Übertragungsleitung 60 zum Übertragen
von Signalen mehrerer Wandlerelemente beschrieben. Die Frequenz,
mit der die Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 Ultraschallwellen
emittieren, ist eine Funktion einer Resonanzfrequenz eines jeden Wandlerelements 22, 24, 26, 28 und
der Frequenz des an die Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 gesendeten
Anregungsimpulses. Durch Ausgestalten unterschiedlicher Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 in
der ringförmigen
Anordnung 20 derart, dass sie bei unterschiedlichen Frequenzen
eine Resonanz aufweisen und durch ausschließendes Verwenden eines breitbandigen
Anregungsimpulses, der über
den gesamten Frequenzbereich aller Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 in
der Anordnung emittiert wird, werden die von jenen Wandlerelementen
empfangenen Rücksignale
in der Frequenz variieren. 9 stellt
ein Diagramm der Frequenz und der Amplitude eines zum Anregen der
Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 verwendeten
Anregungsimpulses dar. Die breitbandigen Eigenschaften eines solchen
Impulses führen
zur Anregung jedes Wandlerelements 22, 24, 26, 28.
-
Durch
Ausgestalten der Wandlerelemente 22, 24, 26, 28 derart,
dass sie jeweils bei einer unterschiedlichen Resonanzfrequenz arbeiten,
weisen die von den Wandlern 22, 24, 26, 28 zurückkehrenden Signale
voneinander verschiedene Frequenzcharakteristika auf, die von dem
speziellen Wandlerelement abhängen,
von dem das Signal zurückkommt.
Folglich kann eine einzige Übertragungsleitung 60 dazu verwendet
werden, eine Mehrzahl von Signalen von den Wandlerelementen 22, 24, 26, 28 zum
Filter/zur Steuerungseinrichtung 120 zu übertragen.
Das Filter/die Steuerungseinrichtung 120 benutzt eine Mehrzahl
Frequenzfilter, beispielsweise Hochpass-, Tiefpass← und Bandpassfilter,
um unerwünschte
Frequenzbereiche herauszufiltern und die Signale zu separieren.
-
Beispielsweise
kann eine einzige Übertragungsleitung
vier Signale an das Filter/die Steuerungseinrichtung 120 übertragen,
die die Signale an vier unterschiedliche Filter sendet. Jedes Filter
kann auf die Frequenz eines speziellen Wandlerelementes „eingestellt" werden, so dass
jedes Filter es lediglich einem Teil des Frequenzbereichs, der einem
Wandlerelement entspricht, erlaubt zu passieren. Durch Verwenden
von Frequenzfiltern in den gewünschten Frequenzbereichen
kann das Filter/die Steuerungseinrichtung 120 die zurückkehrenden
Signale voneinander trennen. 10 zeigt
vier gefilterte Signale, die von vier verschiedenen Wandlern 22, 24, 26, 28 empfangen
wurden. Das Filter/die Steuerungseinrichtung 120 verwendet
dann ein Signal oder mehrere Signale zum Erzeugen eines Abbildes
eines Körperlumens.
-
Zur
Bildgebung nahe der Fläche 36 der
ringförmigen
Anordnung 20 kann es wünschenswert sein,
lediglich Wandlerelemente nahe dem Mittelpunkt der ringförmigen Anordnung 20 zu
verwenden. Indem nur die am nächsten
zum Mittelpunkt liegenden Wandlerelemente angeregt werden, wird
eine Apertur der ringförmigen
Anordnung 20 reduziert. Beispielsweise würde bei
der in 5 abgebildeten ringförmigen Anordnung 20 lediglich
das Wandlerelement 22 angeregt werden. Auf diese Weise
wird nur das mittlerste Wandlerelement 22 zum Erzeugen
einer Abbildung nahe der Anordnungsfläche 36 verwendet.
Auf ähnliche
Weise könnten
die Wandlerelemente 22, 24 angeregt werden. Auf
diese Weise würden
die zwei am nächsten
zum Mittelpunkt gelegenen Wandlerelemente 22, 24 der
ringförmigen
Anordnung 20 verwendet, um dadurch die Apertur der ringförmigen Anordnung 20 zu
reduzieren.
-
Die
Erfindung wurde nunmehr detailliert beschrieben. Es versteht sich
jedoch, dass gewisse Änderungen
und Modifikationen gemacht werden können. Daher ist der Umfang
und Inhalt dieser Erfindung nicht durch die vorstehende Beschreibung
beschränkt.
Vielmehr werden der Umfang und Inhalt durch die folgenden Ansprüche festgelegt.